Pārskats par lāzera mašīnām metāla griešanai un to izvēli

Lāzera iekārtas metāla griešanai tiek izmantotas visdažādākajās nozarēs: mašīnbūvē, metalurģijā un mēbeļu ražošanā. Šī popularitāte ir saistīta ar to, ka tas ļauj izveidot sarežģītas formas daļas ar paaugstinātu precizitātes līmeni. Šādas iekārtas tiks apspriestas mūsu rakstā.

Metāla lāzera griezējiem ir trīs galvenās funkcijas:

• gravēšana: attēla, teksta un pat fotogrāfijas zīmēšana uz metāla virsmas;
• lāzergriešana;
• izliekta griešana.

Visos gadījumos tiek veidota veidne, pēc kuras ciparu vadības modulis nosaka griešanas parametrus. Rezultāts ir pilnīgi precīzs produkts.

Jebkura lāzera griezēja dizains ietver vairākus blokus:

• emitētājs - atbildīgs par fotonu plūsmas vai šauri fokusēta lāzera impulsa ģenerēšanu;
• gāzes kustības bloks - paredzēts karsta metāla izpūšanai no darba zonas un radiatora dzesēšanai;
• piedziņa - izmanto emitētāja pārvietošanai pa apstrādājamo virsmu;
• darba griešanas galds - tieši uz tā tiek novietota sagatave, savukārt galdu var nomainīt;
• CNC / ACS modulis.

Šādu iekārtu darbības princips ir balstīts uz šaura stara ģenerēšanu ar lāzera cauruli, kas veic metāla apstrādi. Sijas saskares rezultātā ar apstrādājamā materiāla virsmu rodas augstas temperatūras efekts, kas ļauj gravēt vai griezt metālu. Šajā gadījumā gāzu maisījuma plūsma izpūš izkausētā materiāla slāni, kas nodrošina augstas kvalitātes griezumu. Šīs iekārtas var izmantot darbam ar visa veida lokšņu tēraudu, kā arī ar krāsainajiem metāliem un to sakausējumiem.

Jebkura lāzera griezēja darba būtība ir šauri virzīta stara fokusēšana, kā rezultātā enerģija tiek koncentrēta uz apstrādājamā materiāla virsmu. Šādas sijas diametrs nepārsniedz desmitdaļas no milimetra, kas nodrošina minimālo griešanas biezumu. Kušanas gaita un tai sekojošā metāla konstrukcijas transformācija notiek lāzera stara jaudas raksturlielumu noregulēšanas rezultātā līdz noteiktiem parametriem. Atkarībā no darbības mehānisma ir četri galvenie šādu mašīnu veidi.

Metāla lāzergriešanu var veikt skābekļa vai slāpekļa vidē, izvēle ir atkarīga no apstrādājamā metāla īpašībām. Tātad skābekļa iedarbības rezultātā tiek iedarbinātas eksotermiskas reakcijas, kuru siltumenerģija ļauj sagriezt diezgan biezas mazleģēta un oglekļa tērauda loksnes.

Nav ieteicams griezt skābeklī cinkotas vai cinkotas virsmas. Šajā gadījumā griezums ir nevienmērīgs, turklāt palielinās sārņu veidošanās risks. Griežot nerūsējošo vai leģēto tēraudu, nav vēlams pieļaut griešanas punkta oksidēšanos. Tāpēc, strādājot ar šādiem metāliem, ir pieprasītas inertās gāzes, visbiežāk slāpeklis.

Alumīnija griešanai var izmantot jebkuru gāzes vidi. Bet darbam ar titāna sakausējumiem nevar izmantot ne vienu, ne otru, jo abas gāzes sāk absorbēt metāla virsmā un veido trauslu slāni. Šim materiālam priekšroka jādod lāzerierīcēm, kas darbojas hēlijā vai ļoti attīrītā argonā.

Kopumā jebkuri gāzes lāzera griezēji dod maksimālo starojuma vilni, tāpēc tie ir pieprasīti, apstrādājot maksimālā biezuma lokšņu metālu.

Augstu iekārtu efektivitāti un produktivitāti nodrošina optiskās šķiedras lāzeriekārtas, tās bieži tiek realizētas minimašīnu veidā. Viņiem ir šādas priekšrocības.

• Tālās gaismas kvalitāte. Griešanas līnija ir plānāka un vieta ir mazāka, kas kopumā uzlabo darba efektivitāti.
• Augsts griešanas ātrums. Salīdzinot ar gāzi, tas ir divreiz vairāk.
• Izturība. Profesionāla optiskās šķiedras lāzera izmantošana nodrošina stabilu veiktspēju līdz pat 100 tūkstošiem iekārtu darbības stundu.
• Paaugstināta efektivitāte. Fotoelektriskās konversijas efektivitāte šķiedru optikas griešanā atbilst 30%, kas ir 2-3 reizes vairāk nekā griežot ar lāzeru gāzes vidē.
• Zemas lietošanas izmaksas. Optisko šķiedru iekārtu enerģijas patēriņš nepārsniedz 30% no lāzergriešanas gāzes atmosfērā.
• Minimālās uzturēšanas izmaksas. Atstarojošo lēcu trūkums ļauj ietaupīt daudz naudas mašīnas apkopei.
• Šāda aprīkojuma darbība nav īpaši sarežģīta. Pateicoties optiskās šķiedras pārraidei, nav nepieciešams pielāgot optiskā ceļa parametrus.

Diodes lāzera griezēja galvenais darba elements ir emitētājs pusvadītāju kristāla formā, kas izveidots kā optiskais rezonators. Papildus diodei šāds lāzers ietver specializētu ierīci barošanai no maiņstrāvas tīkla. Tas ļauj mainīt izvadītā starojuma parametrus.

Tomēr diodes tipa lāzers koherences parametru ziņā ir ievērojami zemāks par gāzes un optiskās šķiedras lāzeriem. Fokusēšana rada lielu novirzi, tāpēc nav iespējams koncentrēt enerģiju maksimālajā apjomā. Vienīgā šāda aprīkojuma priekšrocība ir salīdzinoši lēta salīdzinājumā ar visiem citiem modeļiem.

Cietvielu lāzera darbības princips ir līdzīgs gāzes lāzeram. Bet tam ir arī savas īpašības. Atšķirībā no gāzveida vides šeit tiek izmantota cietu formu aktīva vide. Parasti tie ir kristāli un dažādi stikli, kas tiek aktivizēti, saskaroties ar retzemju elementiem. Šādiem lāzeriem ir raksturīga paaugstināta efektivitāte, savukārt vairāki modeļi ir diezgan kompakti. Šie griezēji ražo sijas ar viļņu garumu, kas spēj apstrādāt dažādus metālus un biezumus.

Mūsdienās tirgū ir dažādu ražotāju lāzera griezēji metālam. Ārvalstu uzņēmumu vidū vietējā tirgū ļoti populāri ir Eiropas valstīs, ASV, kā arī Japānā un Taivānā esošo rūpnīcu produkti:

• Trumpf (Vācija);
• Šulers (Vācija);
• Trotec (Austrija);
• Farley Laserlab (Austrālija);
• GCC (Taivāna).

Turklāt Ķīnā ražotie produkti ieņem lielu tirgus daļu. Viedoklis par to ir neviennozīmīgs, daudzi šaubās par tā kvalitāti.Tomēr daži zīmoli ar ražotnēm Ķīnā darbojas, izmantojot Šveices tehnoloģijas un stingrā klienta kontrolē. Tie ražo lāzergriešanas mašīnas ar ārkārtīgi augstām tehniskajām un ekspluatācijas īpašībām. Šie uzņēmumi ietver:

• Trusis;
• Vatsans;
• Bodors.

Krievijā lāzera griezējus ražo rūpniecības uzņēmumi Semiconductor Devices, LOMO, Plasma un Inversion. Katrs no tiem piedāvā noteikta veida lāzeru sistēmas. Mūsu valstī nav neviena uzņēmuma, kas vienlaikus nodarbojas ar visu veidu lāzera iekārtu ražošanu.

Izvēloties lāzera griezēju metālam, jums jāpievērš uzmanība šādām īpašībām.

• Materiālu sortiments. Pirmkārt, ir jāņem vērā uzņēmuma specifika. Ir svarīgi noskaidrot, no kā ir izgatavotas griežamās detaļas un kāds ir to biezums. Šie faktori jāsalīdzina ar mašīnas tehniskajiem datiem, darba zonas lielumu un iekārtas darbības parametriem.
• Jauda. Visu lāzera iekārtu vidējā jauda mūsdienās svārstās no 500 līdz 6000 vatiem. Ja plānojat griezt metāla loksnes, kuru biezums ir mazāks par 6mm, pietiks ar 500-700W lāzergriezi. Lai strādātu ar biezāku materiālu, jāizvēlas mašīnas ar maksimālo jaudu.
• Takelāža. Runājot par optiskās šķiedras mašīnām, jums jāpievērš uzmanība palīgmateriāliem: servomotoriem, vadotnēm, griešanas galviņām, himerām un citiem. Šo komponentu kvalitāte un funkcionalitāte ietekmē lāzergriešanas precizitāti un ātrumu. Daži negodīgi ražotāji, lai samazinātu izmaksas, komplektē aprīkojumu nevis ar oriģinālajām sastāvdaļām, bet gan ar līdziniekiem. Tas pircējam var radīt neskaidrības. Tāpēc informācija par palīgmateriālu izcelsmi ir jāprecizē iepriekš.
• Iekārtas kvalitāte. Pēdējos gados lielākajā daļā uzņēmumu ir vērojama tendence samazināt ražošanas ciklu. Daudzas firmas, īpaši tās, kas tirgū ienākušas nesen, nepievērš pietiekamu uzmanību lāzera griezēju pārbaudei pirms piegādes klientam un neveic iekārtu kvalitātes kontroli. Tāpēc, izvēloties mašīnu, ir ļoti svarīgi pievērst uzmanību testēšanas pakalpojumu pieejamībai un sagatavošanai pirms pārdošanas pie ražotāja.
• Servisa apkope. Izvēloties aprīkojumu, labāk ir dot priekšroku to ražotāju mašīnām, kuru servisa pakalpojumi ir pārstāvēti lietošanas reģionā. Pretējā gadījumā jebkādi darbības traucējumi radīs ilgstošu remontu un attiecīgi ražošanas dīkstāvi.

Metāla lāzergriešanas mašīnas ir daudzpusīgas. Un tas attiecas gan uz izmantotajiem materiāliem, gan uz ražošanas iespēju plašumu. Jo īpaši tos var izmantot metālu griešanai un gravēšanai.

Visizplatītākā lāzeriekārtu izmantošana ir materiālu griešana. Metālapstrādē ir plaši izplatīti darbgaldi, kuros galvenais griezējinstruments ir lāzers. Tie ļauj jums izgatavot:

• atsevišķi iekštelpu un āra reklāmas konstrukciju elementi;
• metāla konstruktori un puzles;
• dekoru priekšmeti;
• Automobiļu un lidmašīnu modelēšanas daļas;
• suvenīri.

Metāla izstrādājumu lāzergravēšana vienkāršāko lietu var pārvērst par nenovērtējamu dāvanu. Visskaidrāko gravējumu iegūst, izmantojot lāzera staru. Šajā tehnikā pielietotajiem attēliem ir neierobežots glabāšanas laiks, tie nebaidās no noberšanās, skābju-sārmu šķīdumu iedarbības, ūdens, ultravioletā starojuma un temperatūras galējībām.

Ar datora vadīta lāzera palīdzību var iegūt attēlu ar maksimālu detalizāciju. Bieži uz metāla virsmām tiek veidoti sarežģīti raksti un tiek reproducētas pat fotogrāfijas.

Ar lāzera staru var iegravēt ne tikai plakanas, bet arī izliektas virsmas. Šajā gadījumā mašīnas dzinējam ir pievienots specializēts sagataves fiksācijas mehānisms. Motora griešanās tiek pārnesta uz sagatavi, tā sāk kustēties ar noteiktu ātrumu un lāzera stars pieliek attēlu no visām pusēm.